Les trous noirs pourraient former des « paires parfaites » dans un univers en constante expansion

Des chercheurs de l’Université de Southampton, ainsi que des collègues des universités de Cambridge et de Barcelone, ont montré qu’il est théoriquement possible que des trous noirs existent en paires parfaitement équilibrées, maintenues en équilibre par une force cosmologique, imitant un seul trou noir.

Les trous noirs sont des objets astronomiques massifs qui exercent une attraction gravitationnelle si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s’en échapper. Ils sont incroyablement denses. Un trou noir pourrait emballer la masse de la Terre dans un espace de la taille d’un pois.

Les théories conventionnelles sur les trous noirs, basées sur la théorie de la relativité générale d’Einstein, expliquent généralement comment des trous noirs statiques ou en rotation peuvent exister seuls, isolés dans l’espace. Les trous noirs par paires seraient finalement contrecarrés par la gravité qui les attirerait et les ferait entrer en collision.

Cependant, cela est vrai si l’on suppose que l’univers est immobile. Mais qu’en est-il d’un qui bouge constamment ? Des paires de trous noirs pourraient-elles exister en harmonie dans un univers en constante expansion, peut-être se faisant passer pour un seul ?

« Le modèle standard de la cosmologie suppose que le Big Bang a donné naissance à l’univers et que, il y a environ 9,8 milliards d’années, il a été dominé par une force mystérieuse, appelée « énergie noire », qui accélère l’univers à un rythme constant », explique-t-il. Professeur Oscar Dias de l’Université de Southampton.

Les scientifiques appellent cette force mystérieuse une « constante cosmologique ». Dans un univers expliqué par la théorie d’Einstein avec une constante cosmologique, les trous noirs sont immergés dans un fond cosmologique accéléré. Cela déplace les objectifs théoriques sur la façon dont les trous noirs peuvent interagir et exister ensemble.

Grâce à des méthodes numériques complexes, l’équipe à l’origine de cette dernière étude montre que deux trous noirs statiques (non tournants) peuvent exister en équilibre – leur attraction gravitationnelle étant compensée par l’expansion associée à une constante cosmologique. Même dans l’accélération d’un univers en constante expansion, les trous noirs restent verrouillés à une distance fixe les uns des autres. Même si l’expansion tente de les séparer, l’attraction gravitationnelle compense.

« Vue de loin, une paire de trous noirs dont l’attraction est compensée par l’expansion cosmique ressemblerait à un seul trou noir. Il pourrait être difficile de détecter s’il s’agit d’un seul trou noir ou de deux », commente le professeur Dias.

Le professeur Jorge Santos de l’Université de Cambridge ajoute : « Notre théorie est prouvée pour une paire de trous noirs statiques, mais nous pensons qu’elle pourrait également être appliquée à des trous noirs en rotation. quatre trous noirs, ouvrant toute une gamme de possibilités.

Cette étude a été menée par le professeur Oscar Dias (Université de Southampton), le professeur Gary Gibbons (Université de Cambridge), le professeur Jorge Santos (Université de Cambridge) et le Dr Benson Way (Université de Barcelone). Leur article « Static Black Binaries in de Sitter Space » est publié dans la revue Lettres d’examen physique et examiné en tant qu’article Viewpoint.